"十五"國家重點圖書的再次修訂出版,中石化集團、清華、北大、天大、浙大等知名學者聯合編寫,石油化工設計巨著
費維揚,院士,清華大學,教授;王靜康,院士,天津大學教授;蔣維鈞,清華大學教授;施力田,北京化工大學教授;呂德偉,浙江大學教授等
第1章 氣體吸收與解吸
1.1 概述
1.1.1 吸收(解吸)過程的基本概念
1.1.1.1 吸收與解吸
1.1.1.2 單組分與多組分吸收
1.1.1.3 物理吸收與化學吸收
1.1.1.4 等溫吸收與非等溫吸收
1.1.2 吸收(解吸)設備與流程
1.1.2.1 吸收過程適宜條件
1.1.2.2 吸收設備
1.1.2.3 吸收流程
1.1.3 吸收(解吸)過程在石油化工中的應用
1.1.4 吸收過程的技術經濟評價
1.1.4.1 吸收過程的技術指標
1.1.4.2 吸收過程的主要經濟指標
1.1.4.3 吸收過程的評價
1.2 吸收過程氣液平衡
1.2.1 氣液相平衡概念
1.2.2 氣液相平衡關系式
1.2.2.1 亨利定律
1.2.2.2 熱力學平衡關系式
1.2.3 平衡數據的來源
1.2.4 由熱力學關系求平衡系數
1.2.5 溫度與壓力對平衡系數的影響
1.2.6 氣體在電解質或非電解質水溶液中的溶解度
1.2.6.1 氣體在電解質水溶液中的溶解度
1.2.6.2 氣體在非電解質水溶液中的溶解度
1.2.7 化學吸收的相平衡
1.2.8 若干體系的氣液平衡數據
1.2.9 預測型分子熱力學預測溶解度
1.2.9.1 狀態方程法
1.2.9.2 活度系數法
1.3 連續接觸設備(填料塔)設計計算
1.3.1 設計步驟
1.3.1.1 溶劑選擇
1.3.1.2 操作條件的確定
1.3.1.3 溶劑用量(液氣比)的確定
1.3.1.4 設備選擇
1.3.1.5 塔徑的確定
1.3.1.6 塔高的計算
1.3.2 單相與相際傳質速度方程
1.3.3 傳質單元數與傳質單元高度
1.3.3.1 定義
1.3.3.2 傳質單元數的計算
1.3.4 傳質系數和有效傳質表面的通用關聯式
1.3.4.1 Billet模型
1.3.4.2 SRPⅡ模型
1.3.4.3 修正的恩田(Onda)模型
1.3.5 傳質系數與傳質單元高度的數據
1.3.6 填料塔的當量高度(HETP)
1.4 階段接觸設備(板式塔)的設計計算
1.4.1 平衡級(理論級)方法
1.4.2 圖解法求平衡級數
1.4.3 解析法求平衡級數
1.4.3.1 貧氣吸收或解吸
1.4.3.2 富氣吸收
1.4.4 多組分吸收(解吸)嚴格算法
1.4.4.1 基本方程組
1.4.4.2 獨立變量數及其指定
1.4.5 級(板)效率
1.4.6 利用MS Excel軟件處理板式塔流體力學和塔板效率數據
1.4.6.1 流體力學數據計算
1.4.6.2 塔板效率數據
1.4.7 氣液固三相流體力學和塔板效率
1.4.7.1 氣液固三相流體力學
1.4.7.2 氣液固三相塔板效率
1.5 非等溫吸收
1.5.1 吸收過程的熱效應
1.5.2 非等溫吸收近似算法
1.5.3 嚴格算法
1.6 化學吸收
1.6.1 概述
1.6.2 化學吸收分類
1.6.3 增強因子
1.6.4 化學吸收速率
1.6.4.1 一級和擬一級不可逆反應
1.6.4.2 瞬間不可逆反應
1.6.4.3 化學吸收的傳質模型與增強因子
1.6.5 化學吸收過程模擬與解
1.6.6 化學吸收設備的選型與計算
1.6.6.1 化學吸收設備的選型
1.6.6.2 填料吸收反應器
1.6.6.3 板式吸收塔
1.7 氣體的解吸
1.7.1 概述
1.7.2 物理解吸
1.7.2.1 物理解吸的計算
1.7.2.2 吸收蒸出(解吸)塔
1.7.2.3 物理解吸的選擇性
1.7.3 有化學反應的解吸
1.7.3.1 概述
1.7.3.2 解吸塔設計
1.8 吸收過程在石油化學工業中的應用
1.8.1 催化裂化吸收穩定過程
1.8.1.1 概述
1.8.1.2 吸收(解吸)過程的模擬
1.8.1.3 吸收解吸流程的改進
1.8.1.4 塔設備的設計和改進
1.8.2 CO2及H2S的脫除
1.8.2.1 CO2的脫除
1.8.2.2 典型工藝過程及設備設計
1.8.2.3 H2S的脫除
1.8.3 SO2的脫除
1.8.3.1 SO2脫除方法
1.8.3.2 氨法脫SO2的化學反應過程
1.8.3.3 氣液平衡
1.8.3.4 熱效應
1.8.3.5 氨酸法的工藝流程
1.8.3.6 工藝與設備設計參數
1.8.3.7 氨法在電廠煙氣脫硫中的應用
主要符號說明
參考文獻
……
主要流程模擬軟件介紹
Aspen Plus
Aspen Plus是美國Aspen Tech公司的流程模擬軟件,該軟件由美國麻省理工學院(MIT)組織開發并于1981年完成,經過30多年的不斷改進和完善,已成為公認的標準大型流程模擬軟件。Aspen Plus的物性庫龐大,熱力學方法,不僅可用于普通熱力學體系,也可以用于石油組分體系、電解質體系、聚合物體系、含固體的系統等,應用領域包括煉油、石化、化工、制藥、電力、冶金等各種過程行業。Aspen Plus是穩態流程模擬軟件,其基本算法為序貫模塊法,初步收斂后也可切換到EO算法(Equation Oriented,基于方程的算法),利用EO算法收斂速度快的特點,可對流程進行更的研究。
PRO/II
PRO/II是一個歷史悠久、通用性流程模擬軟件,由美國SimSci-Esscor公司開發,現為INVENSYS公司的子公司。PRO/II軟件是穩態流程模擬軟件,采用序貫模塊法,其界面簡潔、模型、算法穩定,為從煉油到化工等各種過程行業提供了、有效和易于使用的解決方案。
Aspen HYSYS
HYSYS原是加拿大Hyprotech公司產品,2002年美國AspenTech公司將Hyprotech公司收購,HYSYS成為Aspen Tech公司旗下的產品,2004年美國Honeywell公司也獲得了HYSYS的所有權,在此基礎上推出了自己的流程模擬軟件-UniSim。HYSYS軟件操作界面友好,結構靈活,同時支持穩態模擬和動態模擬,非常適于工藝人員使用。
gPROMS
gPROMS是英國PSE公司(Process System Enterprise Ltd.)開發的的通用工藝過程模擬系統。PSE公司立足于英國帝國理工學院,該學院曾開發出基于聯立方程法的流程模擬軟件SpeedUp,后來被Aspen Tech公司收購,改名為ACM(Aspen Custom Modeler)。1992年SpeedUp的研究人員又開發出了算法更強大、適用范圍更廣的gPROMS。
gPROMS是一種面向方程的過程模擬軟件。它對對象的描述主要分為兩個層次:模型層和物理操作層。"模型層"描述了系統的物理和化學行為,是對象的一個通用機理模型;"物理操作層"則描述了附加在系統外部行為以及擾動。另外,還有一個模型實體"過程塊",它由具體實例模型數據以及外部操作組成,表述一個模型的具體實例。
ChemCAD
ChemCAD系列軟件是美國Chemstations公司開發的化工流程模擬軟件。用它可以在計算機上建立與現場裝置吻合的數據模型,并通過裝置的穩態模型或動態模型,為工藝開發、工程設計、優化操作和技術改造提供理論指導。
ChemCAD系列軟件可用于:蒸餾/萃取模擬、各種反應模擬、電解質體系的模擬、設備設計、換熱器網絡優化、環境影響計算、安全性能分析、投資費用估算、火炬總管系統和公用工程網絡計算等。
VMGSim
加拿大VMG集閉(Virtual Materials Group),其總部位于加拿大卡爾加里市,該公司主要致力于開發質優價廉的用于流程工業的軟件。多年來,VMG為從事烴加工行業、化學工業及石油化學工業的客戶提供了大量的經過驗證、非常的熱力學性質預測包。VMG 的熱力學模型是基于大量的實驗數據開發而成的,其熱力學數據庫中純組分數高達5600個,并且由VMG技術支持隊伍做開發支持。VMG的核心人員是HYSIM/HYSYS的原始開發人員,VMG還與美國國家標準與技術研究院的熱力學研究中心有著密切的工作聯系。
Design II
Design II是美國WinSim Inc.公司開發的流程模擬軟件。它有強大的圖形用戶界面,可以將計算結果傳遞給Excel;含有50多個熱力學方法、880多個組分的數據庫,一次可模擬多達9999個單元模塊和物流的流程,包括了所有主要的單元操作,其應用領域有煉油、石化、化工、氣體加工、管道、制冷、工程建設和咨詢等。
ProMax
ProMax(原TSWEET和PROSIM)是一個強大而靈活的流程模擬軟件,由美國布萊恩研究與工程公司(BR&E)開發。在世界范圍內廣泛地應用于天然氣加工處理、石油煉制等石油化工行業中。ProMax采用C++面向對象的語言設計,使其能夠與Microsoft Visio、Excel和Word等常用軟件很好地結合,大大擴展了其前身TSWEET 和PROSIM的能力。
ProMax軟件主要應用領域和功能包括:天然氣處理、氣體/液體脫硫、甘醇法脫水/水合物預測、硫磺回收與尾氣凈化、堿法處理酸氣、酸性水處理、石油煉制、化學過程與反應器模擬、換熱器的設計與核算、各種塔板的水力學計算、容器計算和管網系統計算等。
Aspen HYSYS Petroleum Refining
Aspen HYSYS Petroleum Refining(以前稱為Aspen RefSys)是Aspen Tech公司出品的煉油裝置專用流程模擬系統,它以HYSYS軟件為平臺,融合了世界經驗豐富的煉油反應器機理模型,如AspenTech催化裂化、重整、加氫裂化和加氫精制反應模型。通過對煉油廠全廠的模擬,可以發現潛在的經濟效益,也可以協助建立的煉廠的線性規劃模型,使計劃調度系統的優化結果更。
Petroleum Refining煉油專用功能包括原油化驗數據的管理、產品和原料的調合模擬、煉油專用原油蒸餾塔模擬、煉油專用物性動態更新等。
Petroleum Refining融合了Spiral 軟件公司的原油數據庫,用戶可以檢索庫中的幾百種原油,還可以建立自己的原油庫;Petroleum Refining能模擬和預測100多種煉油專用物性。
Petroleum Refining能完整模擬煉油廠的生產流程,并為線性規劃系統(PIMS)提供產率矢量,便于生產計劃、調度的優化。
Petroleum Refining的反應器都是嚴格的模型,包括:催化裂化模型——可以模擬多家專利商催化裂化反應器、催化重整反應模型——可以模擬連續重整和半再生式重整裝置、加氫裂化和加氫精制模型——可以模擬多家專利商的反應器及各類反應。
Petro-Sim
Petro-Sim是英國KBC Advanced Technology公司出品的煉油裝置專用流程模擬系統。KBC是一家業內經驗豐富的獨立咨詢與服務集團,幫助全球煉油、石化、過程行業的業主與經營者改進業績與提高資產價值。1999年KBC公司與Hyprotech公司聯合開發了煉油裝置模擬軟件HYSYS.Refinery,在Aspen Tech公司收購了Hyprotech公司之后,2004年KBC公司從Aspen Tech公司獲得了HYSYS.Refinery軟件的源代碼,并在此基礎上開發了Petro-Sim。
Petro-Sim軟件是把圖形化的流程模擬器和先進的KBC/Profimatics煉油裝置模型結合起來的、基于界面的先進模擬工具。Petro-SIM可以根據實驗室數據或者利用有400多種國際油品的商業原油數據庫來建立自己的化驗數據庫。另外它可以進行單元優化、清潔燃料研究、實時優化、故障排除研究和操作過程監視等。它還提供了最完整的一套反應模型,可以用來模擬一個裝置或者進行煉廠全廠的模擬。Petro-SIM包含多種煉廠專用單元操作模型:FCC-SIM 用于流化床反應器模擬;REF-SIM 用于重整裝置模擬;HCR-SIM 用于加氫裂化裝置模擬;DC-SIM 用于延遲焦化裝置模擬;VIS-SIM 用于減粘裂化裝置模擬;NHTR-SIM、 DHTR-SIM、VGOHTR-SIM、RHDS-SIM分別用于石腦油加氫裝置模擬、柴油加氫裝置模擬、減壓柴油加氫裝置模擬和渣油加氫脫硫裝置模擬等。
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